T淋巴细胞通过其表面的受体TCR来识别抗原，为了能够识别数百万种的疾病抗原，TCR库需保持很高的多样性，因此TCR库的多样性是适应性免疫系统发挥保护功能的关键因素，可以反映免疫系统健康状况。对外周血细胞的TCR重链（TRB）基因进行深度测序可以监测外周T细胞库动态变化。
生理衰老的同时也伴随着免疫衰老，因此健康人的TCR库是随年龄动态变化的，并且这种变化在男性和女性中有所不同。不久前发表于Frontiers in Immunology上的一个研究通过对不同年龄段人群进行TRB二代测序（NGS），阐明男性和女性的TRB库随年龄增长呈现不同的变化趋势。
标题：人类外周T细胞与性别和年龄相关的动态变化
发表时间：2023年10月
发表期刊：Frontiers in Immunology
影响因子：8.787
研究方法：采集2个数据集：来自587名1-74岁受检者的TRB NGS数据集（部分样本因信息缺失被剔除）（横向数据集）；来自6名志愿者的纵向数据集，每隔10年取样一次，每个人取样3次，分选CD4+T细胞和CD8+T细胞进行TRB检测。
使用Pielou’s J指数评估TRB库的状态多样性（Status Diversity）和序列多样性（Sequence Diversity）。状态多样性是重排的TRB基因序列功能状态（生产性重排与非生产性重排）的多样性；序列多样性是指独特TRB序列的多样性。
在487个样本的横向数据集中，状态多样性随年龄增长而略微但显著性下降（图1A）。当分别构建男性和女性的加权线性回归模型时，只有女性模型的状态多样性随年龄的增长而显著下降（图1C），没有观察到年龄对男性模型有显著影响（图1B）。
然后对状态多样性进行了分段回归分析，发现以18-19岁为分界线，年轻受检者的状态多样性呈显著下降趋势，而年长受检者的状态多样性保持稳定（图1D）。针对男性和女性的单独分析模型显示，上述年轻和年长者的差异是由男性驱动的，因为只有19岁以下男性的状态多样性随着年龄的增长而显著下降（图1E）。这表明男性的T细胞稳态增殖在整个生命周期中是不均匀的。对女性来说，分段回归分析的年龄分界线在7-8岁，但年轻组只有6人，模型不具有统计学意义（图1F）。
图1.状态多样性的加权线性回归模型
横向数据集中，所有受检者的序列多样性随年龄增长显著降低（图2A），男性模型和女性模型分别分析也是一样——随着年龄增长，多样性降低（图2B-C），二者的模型系数差异不显著。这可能是抗原驱动的T淋巴细胞群变化，在男性和女性中具有相同的速度。
对序列多样性进行分段回归分析发现，年龄分界线在17岁（图2D），年轻者与年长者的多样性均随年龄的增长而显著下降，在年轻者中与年龄的相关性更高（r=-0.416 vs r
=-0.226）。单独男性的分段回归模型显示，18岁以上受检者的序列多样性随年龄增长而降低，而18岁以下男性序列多样性的下降很微不足道（图2E）。女性一生中的序列多样性都在下降，且在早期下降更快（图2F）。但是年轻者和年长者的斜率系数之间没有显著差异，不论是哪个模型。因此独特TRB序列的分布随着年龄的增长而更加异质，年龄对男性和女性外周T细胞库的影响相同，与一生中的克隆性差异无关。
图2.序列多样性的加权线性回归模型
在3个男性和3个女性志愿者组成的纵向数据集中，在男性中观察到状态多样性随着年龄的增长而略有增加，女性的状态多样性随年龄增长而降低。女性的平均初始状态多样性更高。初始状态多样性在男性中差异大于女性，说明男性外周血淋巴细胞中生产性TRB重排频率的个体间差异更大（图3A-B）.男性和女性之间的不同变化可能主要由人际差异（interpersonal differences）来解释（同类相关系数ICC=95.9%）。这些结果在个体水平上证实了横向研究中观察到的男性和女性T淋巴细胞稳态的不同演变。
纵向数据集中序列多样性的下降在男性和女性中相似，但男性的平均多样性水平更高，主要的变化也可以用人际差异来解释（ICC=71.1%）。这些发现同样也证实了横向研究中获得的两种性别的结果。（图3C-D）
图3.横向和纵向数据集多样性的比较
注：黄色的点代表横向数据集，深蓝色和深红色的线代表横向研究中男性和女性的线性模型；浅蓝色和浅红色的线代表纵向研究中的模型。
单独分析CD4+和CD8+T细胞TRB重排的状态和序列多样性，发现女性的状态多样性随年龄的增长而降低，男性则相反，与前面的结果相一致。女性CD4+T细胞和CD8+T细胞的平均初始状态多样性更高（图4A-B），大部分可由人际差异解释（ICC=63.3%），一部分由细胞类型差异解释（ICC=30.5%）。
CD4+T细胞和CD8+T细胞的序列多样性则随时间推移以不同的方式进化（图4C-D）。CD8+T细胞的序列多样性在男性和女性中随时间急剧下降，而该指数在CD4+T细胞中非常稳定。男性的平均初始序列多样性高于女性，主要由细胞谱系差异解释（ICC=80%）。因此，对于每个受检者来说，在20年内，独特的生产性重排TRB序列在CD8+T细胞中的分布越来越异质，但在CD4+T细胞中保持不变。
图4.CD4+和CD8+T细胞的库多样性分析
结合既往的研究和文献报道，作者认为随着年龄的增长，状态多样性的性别特异性演变与性激素有关，性激素影响免疫系统的发育和功能活动。序列多样性随年龄下降是意料之中的，因为免疫系统收到抗原的刺激发生免疫应答反应，T细胞大量克隆增殖，而后变成记忆T细胞克隆。序列多样性仅在年轻女性中急剧下降，而在17岁以下的男性中下降不明显，鉴于同一时期在男性中观察到的TRB（+/GL）的优先增殖，所以新生成的记忆T细胞克隆对克隆大小分布的影响可能可以通过幼稚T淋巴细胞的持续增殖来补偿。当幼稚细胞的分裂速率减慢后，克隆大小分布才变得更加异质。
分析T细胞TRB基因库的功能状态和多样性有助于理解免疫系统在特定病理生理条件和衰老中的作用，更高的多样性与更健康的免疫系统和更长的预期寿命有关。
文献来源：Mika J, Yoshida K, Kusunoki Y, Candéias SM, Polanska J. Sex- and age-specific aspects of human peripheral T-cell dynamics. Front Immunol. 2023 Oct 13;14:1224304.
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